Mmwave Beam Management in Urban Vehicular Networks
毫米波通信是解决车载网络容量不足的一种有效途径。然而，为了实现快速波束控制，在发射机和接收机之间进行有效的波束对准需要准确地了解飞行器的位置，而这通常是不切实际的，无法实时的获得。我们通过利用调节车辆移动性的交通信号来解决这个问题：例如，我们可以将光束与红色交通灯协调，因为它们对应于更高的车辆密度和更低的速度。为了评估我们的直觉，我们提出了一个易于处理的，但准确的，毫米波通信模型占的距离和正在服务的车辆的航向。使用这样的模型，我们优化的光束设计，并定义一个低复杂度，启发式的策略。为了提高现实性，我们考虑作为参考方案的大规模，现实世界的车辆在卢森堡的流动性跟踪。结果表明，我们的方法密切匹配的最佳和总是优于静态梁设计的基础上，道路拓扑结构。值得注意的是，它也比基于实时移动信息的解决方案产生更好的性能。
2020-05-19 cs.NI eess.SP
Joint Beamforming and Dynamic Relay Positioning for mmWave Urban Communications
将毫米波（mmWave）频谱用于商业无线通信预期将提供每秒千比特数量级的数据速率，从而能够支持诸如车辆到车辆或车辆到基础设施通信的未来应用。然而，特别是在城市环境中，毫米波信号传播对周围物体的阻挡很敏感，导致显著的信号衰减。减轻衰减影响的一种方法是在中继的帮助下通过多跳通信。利用毫米波介质的独特特性，我们考虑一个单一的源/目的地$2$跳系统，其中一个集群的空间分布和可重构的中继用于合作放大和转发源信号到目的地。我们的系统演变的时隙，在此期间，不仅是最佳的波束成形权重集中确定，而且未来的中继位置为后续时隙的最佳选择，共同最大限度地提高预期的信号干扰噪声比在目的地。最佳的预测中继定位是通过制定一个2阶段的随机规划问题，这是有效地近似通过一个有条件的样本平均近似代理，并在一个纯粹的分布式方式解决跨继电器。所提出的近最优定位策略的功效通过与随机中继定位策略的比较来证实，清楚地证实了其优越性。
2020-02-18 eess.SP
Spectral efficiency for mmWave downlink with beam misalignment in urban macro scenario
针对城市宏小区场景下波束失配的毫米波下行链路，论文结合修正Shannon公式与多椭球传播模型，证明非视距时优化波束方向可提高频谱效率。
2025-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
Performance Analysis of Non-ideal Wireless PBFT Networks with mmWave and Terahertz Signals
由于在安全和隐私方面的优势，区块链被认为是支持6G通信的关键技术。实用的拜占庭容错（PBFT）被认为是支持区块链的无线网络中最适用的共识机制。然而，以往的PBFT研究没有考虑物理层的信道性能，如路径损耗和信道衰落，导致研究结果与真实网络有很大差距。此外，6G通信将广泛部署毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）等高频信号，而当这些信号在无线PBFT网络中传输时，PBFT的性能仍然未知。因此，迫切需要研究具有mmWave和THz信号的非理想无线PBFT网络的性能，以便更好地使PBFT在6G时代发挥作用。在本文中，我们研究和比较毫米波和太赫兹信号在非理想无线PBFT网络中的性能，考虑瑞利衰落（RF）和近距离自由空间（FS）的参考距离路径损耗。性能通过共识成功率和延迟来评估。同时，我们发现并推导出了两个节点之间存在一个最大距离，使得PBFT共识必然成功，本文称之为PBFT的主动距离。研究结果不仅分析了非理想无线PBFT网络的性能，也为未来毫米波和太赫兹信号在PBFT网络中的传输提供了重要参考。
2023-03-28 cs.NI eess.SP
Cooperative Beamforming with Predictive Relay Selection for Urban mmWave Communications
Rutgers, The State University of New Jersey（罗格斯新泽西州立大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
虽然毫米波（mmWave）通信承诺高数据速率，但是它们对阻塞的敏感性和严重的信号衰减对其在城市环境中的部署提出了挑战。为了克服这些影响，我们考虑一个分布式的合作波束成形系统，它依赖于静态中继部署在集群具有相似的信道特性，在每个时刻，只有一个中继从每个集群被选择参与波束成形的目的地。为了满足网络的服务质量保证，波束成形的关键先决条件是中继选择。然而，由于信道随时间变化，中继选择成为一个资源需求的任务。实际上，对所有候选中继的信道状态信息的估计（对于中继选择是必要的）是占用带宽、浪费功率并且在网络中引入延迟和干扰的过程。相反，我们提出了一种独特的，预测性的方案，用于资源高效的中继选择，它利用毫米波介质的特殊传播模式，可以跨集群分布式执行，并与基于最佳波束成形的通信并行。所提出的预测方案有效地利用时空信道的相关性与当前和过去的网络范围内的接收信号强度（RSS），后者是不变的中继集群的大小，在系统的操作过程中连续测量。我们的数值结果证实，我们提出的中继选择策略优于任何随机选择策略，不利用信道相关性，而在同一时间，它执行非常接近一个理想的方案，使用完整的，集群大小相关的RSS，并提供显着节省信道估计开销，提供更好的网络利用率，特别是在密集的拓扑结构，典型的毫米波网络。
2019-07-29 cs.IT cs.LG cs.NI
Energy Efficiency Maximization in mmWave Wireless Networks with 3D Beamforming
本文研究了毫米波（mmWave）无线网络中的三维波束形成问题。特别是，我们研究的影响基站（BS）天线倾角优化的能量效率（EE）的毫米波网络在两种不同的情况下：一个同构网络由多个宏基站（MBS），和一个异构网络中的多个毫微微基站的覆盖范围内添加的MBS。首先，通过采用随机几何方法，我们分析了这两种情况下，将3DBF的覆盖概率。然后，我们推导出作为MBS天线倾斜角的函数的网络的EE。接下来，制定优化问题，以最大限度地提高EE的网络，通过优化的倾斜角。由于最优解的计算复杂度很高，因此提出了近优低复杂度方法来求解优化问题。仿真结果表明，在毫米波网络中，三维波束形成技术与优化的倾斜角可以显着提高网络的EE。此外，所提出的低复杂性方法呈现接近最优解的性能，但具有显著降低的复杂性。
2018-12-04 eess.SP
Vision-Assisted mmWave Beam Management for Next-Generation Wireless Systems: Concepts, Solutions and Open Challenges
本文提出了一种基于视觉数据的毫米波波束管理综合框架，利用机器学习算法在无需信道信息的情况下为用户设备选择最佳波束，并构建仿真平台验证了其在下一代无线系统中的有效性。
2023-03-31 cs.IT eess.SP math.IT
A Step Closer Towards 5G mmWave-based Multipath Positioning in Dense Urban Environments
5G毫米波技术可以将多径变成朋友，因为多径分量在时域和角度域中变得高度可分辨。在文献中，多径信号不仅用于定位用户设备（UE），而且用于创建周围环境的地图。然而，文献中的许多基于多径的方法都有一个共同的假设，即多径信号仅由单次反弹反射引起，而通常情况并非如此。文献中几乎没有准确滤除高阶反射的方法，这使得多径信号的利用具有挑战性。本文提出了一种基于集成学习的模型，用于使用5G信道参数根据反射顺序对信号路径进行分类。该模型是在一个包含360万个观测值的大型数据集上训练的，这些观测值来自一个基于准真实光线跟踪的5G模拟器，该模拟器利用了真实世界市中心环境的3D地图。训练模型的测试准确率为99.5%。采用基于单次反射的定位方法对定位误差进行了验证。经过训练的模型使定位解决方案能够在97%的时间内保持低于30 cm的精度。
2023-03-02 eess.SP
mmKey: Channel-Aware Beam Shaping for Reliable Key Generation in mmWave Wireless Networks
针对毫米波频段物理层密钥生成因信道稀疏性等问题导致随机性和互易性受损的挑战，提出mmKey框架，利用遗传算法进化波束成形权重以抑制视距分量并平衡保密与鲁棒性，仿真显示其保密间隙较传统方案显著提升。
2025-08-26 cs.CR eess.SP
Envision of mmWave Wireless Communication with Artificial Intelligence
未来无线通信系统面临传统频谱资源短缺和无线业务需求爆炸式增长的瓶颈。利用频谱资源的毫米波通信已成为下一代无线宽带蜂窝通信的有效选择。然而，传输路径损耗大以及氧气和水分子吸收严重等特性给毫米波通信带来了巨大挑战，需要寻求一种不同于低频无线通信的技术途径。在分析了毫米波的传输特性之后，全面分析了毫米波通信技术和射频前端的研究进展，深入分析了毫米波通信技术面临的技术挑战，并提出了相应的研究方向。最后，人工智能和机器学习的发展也被应用到了毫米波通信中，所以本文也涵盖了这些部分。
2023-01-12 cs.NI eess.SP
A Real-Time mmWave Communication Testbed with Phase Noise Cancellation
随着6 GHz以下频谱的耗尽，将无线通信推向毫米波（mmWave）频率是一种趋势，有望实现多Gbps的数据速率。因此，毫米波被认为是5G无线系统的关键技术，并吸引了大量的研究工作。毫米波研究的蓬勃发展需要一个可重新配置的毫米波测试平台，可用于在真实的无线环境中原型和验证新的研究思路。在本文中，我们使用商业现成的设备（USRP和60 GHz Tx/Rx RF前端）和开源软件包（GNU Radio）开发了一个易于使用的毫米波测试平台。我们的测试平台的一个关键组成部分是一个相位噪声消除（PNC）计划，它可以显着降低相位噪声在接收机通过利用在发射机插入的导频信号。我们已经实现了一个简化版本的IEEE 802.11物理在这个毫米波测试平台。实验结果表明，在PNC方案下，我们的实验平台可以实现-20 dBEVM的实时视频流数据传输。
2019-07-13 cs.NI eess.SP
Enabling High-Precision 5G mmWave-Based Positioning for Autonomous Vehicles in Dense Urban Environments
针对密集城市场景下非视距通信降低5G毫米波定位精度的问题，提出融合5G视距与多径信号、结合低成本车载运动传感器并采用UKF的定位方案，在多伦多测试中97%时间精度优于30厘米，性能优于未用多径的方案。
2023-05-04 eess.SP
ViWi Vision-Aided mmWave Beam Tracking: Dataset, Task, and Baseline Solutions
视觉辅助无线通信受到深度学习和计算机视觉的最新进展以及对毫米波（mmWave）和太赫兹系统中视线链路的日益依赖的推动。通过利用视觉，这一新的研究方向实现了一系列有趣的新功能，例如视觉辅助毫米波波束和阻塞预测、主动切换和资源分配等。这些功能有可能可靠地支持高度移动的应用，例如车辆/无人机通信以及毫米波和太赫兹系统中的无线虚拟/增强现实。然而，研究这些有趣的应用程序需要开发特殊的数据集和机器学习任务。基于Vision-Wireless（ViWi）数据集生成框架[1]，本文开发了一个先进而现实的场景/数据集，具有多个基站，移动用户和丰富的动态。在此数据集的支持下，本文定义了视觉无线毫米波波束跟踪任务（ViWi-BT），并提出了一个基线解决方案，可以为未来的ViWi-BT算法提供初始基准。
2020-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Metasurface Antenna Enabled Real-Time 60 GHz Wireless Video Streaming: A System-Level Demonstration with USRPs and mmWave Front-Ends
Wolfson School of Mechanical, Electrical and Manufacturing Engineering, Loughborough University（拉夫堡大学沃尔森机械、电气与制造工程学院）
该研究搭建了基于DMA与USRP的60GHz无线视频传输系统，实现了720p视频流的可靠传输，凸显了可编程超表面天线在6G等场景的应用潜力。
2026-08-25 eess.SP
Fast Transceiver Design for RIS-Assisted MIMO mmWave Wireless Communications
本文针对收发端均采用均匀圆形阵列的RIS辅助MIMO毫米波通信系统，提出降低旋转角度对非循环信道矩阵影响的算法、收发端及RIS的相位优化方案和低复杂度快速逐符号ML检测方案，通过仿真验证了理论有效性。
2024-08-13 eess.SP
Integrated Millimeter Wave and Sub-6 GHz Wireless Networks: A Roadmap for Joint Mobile Broadband and Ultra-Reliable Low-Latency Communications
下一代无线网络必须通过跨越增强型移动宽带（eMBB）的广泛无线服务以及超可靠低延迟通信（URLLC）来实现增强现实和联网自动驾驶汽车等新兴技术。由于频谱稀缺，仅依赖于稀缺的低于6 GHz的微波（$μ$ W）频段的现有无线系统将不能满足未来无线服务的这种严格和混合的服务要求。同时，在高频毫米波（mmWave）频带下操作被视为有吸引力的解决方案，这主要是由于大规模多天线通信的带宽可用性和可能性。然而，毫米波通信由于其对阻塞、高路径损耗和信道不确定性的敏感性而固有地不可靠。因此，为了提供URLLC和高速无线接入，期望将$μ$ W网络的可靠性与毫米波网络的高容量无缝集成。为此，本文介绍了\emph{integrated mmWave-$μ$W}通信的第一个综合教程。这种设想的集成设计将使无线网络能够实现URLLC以及eMBB，这是通过利用两个世界中的最佳世界来实现的：$μ$ W波段的可靠远程通信和毫米波频率的定向高速通信。为了实现这一目标，讨论了关键的解决方案概念，包括无线电接口的新架构、URLLC感知帧结构和资源分配方法以及移动性管理，以实现集成毫米波- $μ$ W通信的潜力。讨论了每种方案的机遇和挑战，并给出了关键结果，以显示所开发的集成毫米波- $μ$ W框架的优点。
2018-10-30 cs.IT cs.NI eess.SP
Emulating UAV Motion by Utilizing Robotic Arm for mmWave Wireless Channel Characterization
针对无人机辅助通信中的毫米波无线信道特性（多普勒扩展和路径损耗建模）进行了分析和研究。考虑的频率是28 GHz的消声室设置。在该实验中考虑了从3.5英尺到23.5英尺的总共11个距离点，增量为2英尺。在每个距离点处，收集3个数据样本以用于更好的推断目的。在该仿真环境中，发现在这些不同距离处的平均多普勒扩展在-60 dB的本底噪声下约为-20 Hz和+20 Hz。另一方面，发现路径损耗指数为1.843。本研究提出了一种新的无人机运动仿真框架，为下一代无人机辅助无线通信系统的设计和实现奠定了基础。
2021-03-21 eess.SP
Hybrid Precoder and Combiner Designs for Decentralized Parameter Estimation in mmWave MIMO Wireless Sensor Networks
针对毫米波MIMO无线传感器网络的去中心化参数估计，提出基于多测量向量稀疏恢复与SOMP算法的混合预编码与合并器设计，并在多种功率约束与噪声条件下验证了其有效性。
2023-06-25 eess.SP
Power Efficient Discontinuous Reception in THz and mmWave Wireless Systems
不连续接收（DRX）是现代蜂窝系统中的关键功率节省特征，其中用户设备（UE）暂时禁用其接收机。由于前端功耗高，DRX可能特别积极地用于毫米波和太赫兹频率。在这些频率中DRX的一个关键挑战是各个链路是定向的并且非常容易受到阻塞。因此，MmWave和THz UE可能需要在多个方向上监视多个小区以确保连续可靠的连接。这项工作提出了一种新颖的启发式算法来动态选择要监视的小区，以尝试最佳地权衡链路可靠性和功耗。本文提供了连接模式DRX模式消耗的初步估计，使用详细和现实的统计模型，在28和140 GHz的阻滞剂。研究发现，虽然阻塞动态在140 GHz时更快，但通过足够的宏分集和链路预测，可以在低功率下保持可靠的连接
2019-08-23 eess.SP
Integrated 5G mmWave Positioning in Deep Urban Environments: Advantages and Challenges
针对5G毫米波定位易中断的问题，本研究提出松耦合5G-车载运动传感器集成方案，结合准真实5G与真实IMU数据验证，在深度城市环境中实现95%时间14厘米级精度，有效降低中断期定位误差。
2023-05-03 eess.SP
Performance Analysis of Fixed Broadband Wireless Access in mmWave Band in 5G
Virginia Modeling Analysis and Simulation Center（弗吉尼亚建模分析与仿真中心）；Old Dominion University（奥尔多明尼安大学）；Villanova University（维拉诺瓦大学）
针对5G毫米波固定宽带无线接入特性研究缺乏真实数据的问题，本研究构建真实数据集，提出在线机器学习方法及时序模型，实现传输角度与距离的高精度分类，助力网络自配置。
2023-11-28 cs.AI cs.NI eess.SP
Exploring Upper-6GHz and mmWave in Real-World 5G Networks: A Direct on-Field Comparison
本文基于米兰同址部署的U6G与mmWave 5G网络开展现场测量，并结合射线追踪仿真，比较二者在密集城市宏覆盖下的覆盖、吞吐量及适用性。
2024-03-01 cs.NI eess.SP
Environment Semantics Aided Wireless Communications: A Case Study of mmWave Beam Prediction and Blockage Prediction
本文提出了一种环境语义辅助的无线通信框架，该框架从环境图像数据中提取语义信息，根据任务相关性进行选择性编码，然后进行融合，为信道相关任务做出决策。作为一个案例研究，我们开发了一个环境语义辅助网络架构的毫米波通信系统，这是由一个语义特征提取网络，特征选择算法，面向任务的编码器，和决策网络。以街道摄像机拍摄的图像和用户身份信息为输入，训练环境语义辅助网络结构，以预测基站的最佳波束索引和阻塞状态。可以看出，在没有导频训练或昂贵的波束扫描的情况下，环境语义辅助的网络架构可以实现非常有效的波束预测和及时的阻塞预测，从而满足超可靠和低延迟通信（URLLC）的要求。仿真结果表明，与现有的网络结构相比，所提出的环境语义辅助网络结构在保证预测精度和保护用户隐私的同时，减少了系统开销，如存储空间和计算开销.
2023-01-14 eess.IV eess.SP
Dealing with Limited Backhaul Capacity in Millimeter Wave Systems: A Deep Reinforcement Learning Approach
Auburn University（奥本大学）
毫米波（MmWave）通信是第五代（5G）无线系统实现预期的1000倍数据速率的关键技术之一。在毫米波波段具有大带宽的情况下，用户和基站（BS）之间的链路容量与低于6GHz的无线系统相比可以高得多。同时，由于基础设施升级的高成本，运营商将难以大幅提高毫米波BS与核心网络之间的回程链路的容量。因此，回程提供的数据速率可能不足以支持所有毫米波链路，回程连接成为限制系统性能的新瓶颈。另一方面，由于毫米波信道受到随机阻塞，毫米波用户的数据速率随时间显著变化。在回程容量有限、用户数据速率动态变化大的情况下，如何为每个用户分配回程资源仍然是毫米波系统面临的一个挑战。在本文中，我们提出了一种深度强化学习（DRL）方法来应对这一挑战。通过学习阻塞模式，可以捕获和预测系统动态，从而有效利用回程资源。我们首先讨论DRL及其在无线系统中的应用。然后，我们调查的问题回程资源分配，并提出了基于DRL的解决方案。最后，我们讨论了未来研究的开放性问题，并总结了本文。
2018-12-27 cs.LG eess.SP stat.ML
Millimeter Wave MIMO based Depth Maps for Wireless Virtual and Augmented Reality
增强和虚拟现实系统（AR/VR）正在迅速成为无线领域的关键组成部分。对于沉浸式AR/VR体验，这些设备应该能够构建对周围环境的准确深度感知。目前的AR/VR设备在很大程度上依赖于使用RGB-D深度相机来实现这一目标。然而，这些深度相机的性能在几种情况下具有明显的限制，例如具有闪亮物体、暗表面和突然的颜色过渡的情况以及其他限制。在本文中，我们提出了一种新的解决方案，使用毫米波MIMO通信收发器的AR/VR深度图建设。这是由于在未来的AR/VR设备中部署先进的毫米波通信系统以满足高数据速率需求以及毫米波信号的有趣传播特性。考虑到这些系统的限制，我们开发了一个全面的框架，使用毫米波系统构建准确和高分辨率的深度图。在这个框架中，我们开发了新的感测波束成形码本方法，其特定于深度图构造目标。使用这些码本，并利用连续干扰消除的工具，我们开发了一种联合波束处理方法，可以使用实用的毫米波天线阵列构建高分辨率深度图。大量的模拟结果突出了所提出的解决方案在构建精确深度图方面的潜力。此外，这些模拟显示了在几个重要用例中，与基于RGB的方法相比，基于毫米波的深度感知的有希望的增益。
2021-02-13 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Frequency Multi-Scenario Millimeter Wave MIMO Channel Measurements and Modeling for B5G Wireless Communication Systems
毫米波（mmWave）频带已经被用于第五代（5G）通信系统，并且毫无疑问将继续被部署用于超过5G（B5G）。然而，通过使用相同的信道探测器，在多频带和多场景下，特别是对于室外、多输入多输出（MIMO）和车辆到车辆（V2V）条件，未完全研究底层信道。在本文中，我们在28，32和39 GHz频段使用4*4天线进行多频多场景毫米波MIMO信道测量，用于三种情况，即，人体和车辆阻塞测量、室外路径损耗测量和V2V测量。深入研究了阻塞效应、路径损耗、覆盖范围、非平稳性和空间一致性等信道特性。提出了毫米波MIMO信道的阻塞模型、路径损耗模型和时变信道模型。信道测量和建模结果对于B5G室内热点、室外和车载网络场景中的进一步毫米波通信系统部署具有重要意义。
2020-07-28 eess.SP
Power-Consumption Outage Challenge in Next-Generation Cellular Networks
无线通信系统中的传统中断是由无线通信链路的恶化引起的，即，接收信号功率小于最小接收信号功率。在具有良好信道状态的无线通信系统中是否存在中断发生的可能性？基于通信和传热理论，对毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）基站（BS）与智能手机之间的无线通信中的功耗中断进行了建模和分析。此外，总的传输时间模型相对于功率消耗中断的数量推导出毫米波大规模MIMO通信系统。仿真结果表明，功率消耗中断延长了总传输时间，降低了mmWave大规模MIMO基站的平均传输速率。
2019-07-20 cs.NI eess.SP
Millimeter Wave Full-Duplex Radios: New Challenges and Techniques
为毫米波（mmWave）系统配备全双工功能将加速和改变下一代无线应用，并为新的无线应用开辟道路。全双工毫米波收发器可以通过提供频谱效率增益和延迟改善来利用毫米波通信已经具有吸引力的功能，同时还可以为未来的网络提供干扰管理和无线回程形式的部署解决方案。本文介绍了在实现毫米波全双工方面可预见的挑战和障碍，以及阻碍进一步研究的值得注意的未知因素。考虑到毫米波全双工的这些新颖性，我们提出了潜在的解决方案--除了主动自干扰消除--利用密集天线阵列赋予的空间自由度，实现带内同时发送和接收。
2020-09-13 eess.SP
Handover and SINR-Aware Path Optimization in 5G-UAV mmWave Communication using DRL
Institute of Information Science and Technologies (ISTI) CNR（国家研究委员会信息科学与技术研究所（ISTI））
针对动态信道下UAV毫米波通信的路径优化问题，提出无模型AC-DRL框架，综合飞行时间、切换、连接性和SINR，实现最短时间、最少切换与高SINR的最优路径决策。
2025-04-03 cs.LG cs.NI eess.SP
Beamformed mmWave System Propagation at 60GHz in an Office Environment
毫米波无线系统严重依赖于窄可控波束中的定向通信。测量信道的空间和时间性质的工具对于评估波束成形和相关算法是必要的。本文提出了一种新的基于60~GHz相控阵的定向信道探测器和数据分析程序，可以准确地提取路径和它们的发射和接收方向。还可以测量沿每条路径的增益以用于分析阻塞场景。在室内办公环境中验证了该发声器。
2020-03-29 cs.SY eess.SP eess.SY
Reconfigurable Intelligent Surface-induced Randomness for mmWave Key Generation
物理层安全中的密钥生成利用了无线信道不可预测的随机特性。毫米波（mmWave）信道在静态环境中具有有限的多径和信道随机性。在本文中，毫米波密钥生成的物理层安全，我们使用一个可重构智能表面（RIS），直接在无线环境中诱导随机性，而不增加复杂性的收发器。我们认为RIS具有连续的独立相移（CIPS），并推导出RIS辅助反射信道分布及其参数。然后，我们提出了连续群相移（CGPS），以增加随机性，特别是在法律方面。由于连续的相移是昂贵的实现，我们分析离散的个别相移（DIPS），并得出相应的信道分布，这是依赖于量化位。然后，我们推导出的秘密密钥速率（SKR）来评估的随机性性能。仿真结果验证了理论分析的正确性，说明了数学原理，为毫米波仿真信道随机性的评估和优化奠定了基础。
2022-08-08 eess.SP
A Full-Stack Open-Source Framework for Antenna and Beamforming Evaluation in mmWave 5G NR
毫米波（mmWave）通信代表了下一代无线技术的主要创新之一，允许用户达到前所未有的数据速率。为了克服毫米波频率下的高路径损耗，这些系统利用定向天线，该定向天线能够使用波束成形（BF）技术将发射功率聚焦到窄波束中，从而使通信定向。这种新的范例为设计高效的无线系统提出了一系列挑战，其中天线和BF组件在协议栈的更高层也起着重要作用。因此，在全栈仿真中对这些组件进行准确建模对于了解整个系统行为至关重要。本文提出了一种用于5G毫米波蜂窝网络端到端仿真的新框架，包括基于射线跟踪的信道模型以及天线阵列和BF方案的精确模型。我们展示了这个框架，通过评估不同的天线和BF配置的性能，同时考虑链路级和端到端的指标，并提出所获得的结果。
2020-11-09 eess.SP
A Spatial-Spectral Interference Model for Millimeter Wave 5G Applications
毫米波（mmWave）频带在满足新兴的第五代（5G）无线网络中对高数据速率和容量的不断增长的需求方面的潜力是公认的。由于期望毫米波系统使用具有非常聚焦的波束的高度定向天线来克服该频带中的严重路径损耗和遮蔽，因此毫米波无线网络中的信号传播的性质可能与当前网络不同。受这种传播特性影响的一个因素是干扰行为，其也受到多个用户同时使用频谱的未授权部分的影响。因此，考虑到毫米波频段的传播特性，我们提出了一种用于5G毫米波应用的空间频谱干扰模型，其中存在在授权和未授权毫米波频谱中操作的阻塞和干扰的泊松场。因此，计算网络的平均误比特率。仿真结果验证了本文的结论。
2017-10-11 eess.SP
A 3D Non-stationary MmWave Channel Model for Vacuum Tube Ultra-High-Speed Train Channels
真空管超高速训练（UHST）无线通信系统作为未来交通的一个潜在发展方向，具有与现有高速训练（HST）不同的信道特性。本文提出了一种基于三维非平稳毫米波（mmWave）几何的随机模型（GBSM），研究了真空管场景下超高真空度微波传输信道的信道特性，考虑了波导效应和管壁粗糙度对信道的影响。然后，基于所提出的模型，一些重要的时变信道的统计特性进行了研究，并与现有的HST和隧道信道进行了比较。研究结果表明，真空管环境下的多径效应比隧道环境下的多径效应明显，但比现有的超视距环境下的多径效应要小，这为进一步研究真空管超视距无线通信提供了参考。
2021-02-09 eess.SP
Frequency-Selective Beamforming Cancellation Design for Millimeter-Wave Full-Duplex
在毫米波（mmWave）频率处提供的宽带宽使其成为未来无线通信系统的有吸引力的选择。最近的工作已经提出了波束成形策略，即使在混合波束成形的约束下，也可以在毫米波上实现带内全双工（FD）功能，从而扩展了下一代无线的令人兴奋的可能性。然而，现有的毫米波FD设计不考虑频率选择性毫米波信道。毫米波的宽带通信表明，频率选择性可能会受到关注，因为通信信道将在数百兆赫或更高的量级上。这激发了本文的工作，在本文中，我们提出了一个频率选择性波束成形设计，使实际的宽带毫米波FD应用。在我们的设计中，我们考虑了与混合模拟/数字波束成形相关的挑战，例如移相器分辨率、理想的低射频（RF）链数量以及模拟波束成形器的频率平坦特性。我们使用仿真来验证我们的工作，这表明，频谱效率增益可以实现与我们的设计，使同时发送和接收带内。
2019-10-26 eess.SP
Proximal Policy Optimization for Integrated Sensing and Communication in mmWave Systems
本文提出一种基于PPO算法的动态资源分配与波束跟踪方法，在毫米波系统中协调优化传感与通信决策，显著降低了平均分组错误率及波束跟踪开销，并展现出优异的泛化能力。
2023-06-27 eess.SP
Channel and Spectrum Consumption Models for Urban Outdoor-to-Outdoor 28 GHz Wireless
Columbia University（哥伦比亚大学）；Apple Inc.（苹果公司）；Syracuse University（雪城大学）；Duke University（杜克大学）；Qualcomm（高通公司）；Google（谷歌）；Northwestern University（西北大学）；Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本文基于28 GHz测量数据，提出信道模型和频谱消耗模型，研究密集城市环境中毫米波通信的路径损耗和波束成形增益损失，为未来部署提供参考。
2026-03-19 eess.SP
Exploiting Multi-Path for Safeguarding mmWave Communications Against Randomly Located Eavesdroppers
最近已经提出了毫米波（mmWave）频带中的通信，以使下一代无线系统能够实现千兆比特每秒数据率。物理层安全技术已经成为保护这些系统免受窃听攻击的简单而有效的方法。这些技术利用毫米波系统中可用的大型天线阵列来在目标接收器处提供阵列增益，并降低窃听者处的信号质量。尽管它们的有效性，这些技术中的大多数是基于发射机和接收机之间的视线通信链路，并且可能在存在阻塞或非视线链路的情况下失败。本文建立在以前的工作和扩展的物理层安全的非视线通信的情况下，随机定位窃听。具体地说，毫米波系统中的大尺寸天线阵列和无线信道的固有特性被利用来诱导类噪声信号，这些信号干扰具有敏感接收器的窃听者。数值结果表明，所提出的技术提供了更高的保密率相比，传统的阵列和物理层技术的视线链路的基础上。
2020-10-02 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Multi-Beam Secure mmWave Wireless Communication for Hybrid Wiretapping Systems
针对毫米波混合窃听系统，提出人工噪声辅助的鲁棒多波束收发方案，联合设计信息与AN波束以最小化发射功率，并抑制主动窃听干扰，提升安全性与能效。
2024-07-19 eess.SP
A Review on Coexistence Issues of Broadband Millimeter-Wave Communications
毫米波（mmWave）频带具有比传统频段更高的频率和更宽的频谱，适用于以短距离高速率通信为特征的下一代无线网络。作为一个新来者，毫米波有望与现有服务具有向后兼容性，并与其他技术合作，以提高系统性能。因此，共存问题成为下一代无线通信的重要课题。在本文中，我们系统地回顾了宽带毫米波通信的共存问题及其在文献中提出的相应解决方案，有助于阐明毫米波设计的见解。特别地，本文中所调查的工作可以分为四类：与微波通信的共存、与固定业务的共存、与非正交多址接入（NOMA）的共存以及其他共存问题。数值计算结果的启发，文献中提出了更深入的分析。我们还指出了每个类别的一些挑战和未来方向，作为进一步研究宽带毫米波通信共存问题的路线图。
2020-08-20 eess.SP
Self-Organizing mmWave Networks : A Power Allocation Scheme Based on Machine Learning
毫米波（mmWave）通信预计将在城市场景中提供显著的吞吐量增益。为此，网络致密化是满足智能手机、平板电脑和传感设备产生的高流量的必要条件，同时克服毫米波频率下的大路径损耗和高阻塞。这些更密集的网络是由用户以即插即用的方式部署小型毫米波基站（BS）创建的。尽管这种部署方法提供了所需的密度，但是BS的无定形部署需要分布式管理。为了解决这个困难，我们提出了一种自组织的方法来分配功率毫米波基站在超密集网络。该方法由两部分组成：使用快速局部聚类的聚类和通过Q学习的功率分配。所提出的方法的重要特征是其可扩展性和自组织能力，这两者都是5G的重要特征。我们的模拟表明，所介绍的方法，提供所需的服务质量（QoS）的所有用户独立的网络的大小。
2018-04-16 eess.SP
Performance Analysis and Comparison of Non-ideal Wireless PBFT and RAFT Consensus Networks in 6G Communications
本文研究了非理想无线PBFT和RAFT共识网络在太赫兹与毫米波信号下的性能，考虑物理层信道衰落与路径损耗，通过五项指标评估并推导出共识机制的有效距离，为6G时代区块链共识网络的高频信号传输提供重要参考。
2023-08-02 cs.NI cs.PF eess.SP
Energy and Latency of Beamforming Architectures for Initial Access in mmWave Wireless Networks
未来的毫米波（mmWave）系统、5G蜂窝或WiFi必须依赖于高度定向的链路来克服这些频段中的严重路径损耗。建立这样的链路需要在角度域中相互发现发射机和接收机，这潜在地导致大的延迟和高的能量消耗。在这项工作中，我们表明，通过使用全数字前端，可以显着降低发现延迟和能耗。事实上，我们确定，通过降低全数字前端的分辨率，我们可以实现比模拟和高分辨率数字波束形成器更低的能耗。由于通过模拟前端的波束成形允许一次仅在一个方向上进行采样，因此与可以在一次发射中从所有方向获得空间样本的数字波束成形器相比，移动终端“开启”更长的时间。我们表明，模拟前端消耗的能量可以是四到六倍以上的数字前端，这取决于所采用的天线阵列的大小。然而，我们认识到，在波束发现后使用全数字波束成形，即，对于数据传输而言，从功耗的观点来看是不可行的。为了解决这个问题，我们建议使用低分辨率模数转换器（4位）的数字波束形成器。这种分辨率的降低使功耗达到与用于数据传输的模拟波束成形相同的水平，同时受益于全数字波束成形的空间复用能力，从而减少初始发现延迟并提高能量效率。
2020-01-07 eess.SP
Vision-Based Reconfigurable Intelligent Surface Beam Tracking for mmWave Communications
本文提出基于计算机视觉的可重构智能表面波束赋形算法，以降低复杂性和成本，并证明该表面可提供额外多径分量，在阻塞及视距/非视距场景中提升信道容量。
2023-10-27 eess.SP
Channel Estimation in RIS-Enabled mmWave Wireless Systems: A Variational Inference Approach
University of Manitoba（曼尼托巴大学）
针对全无源RIS辅助毫米波SIMO系统，本文提出基于变分推断的独立信道估计方法，并进一步联合估计RIS-BS瞬时CSI与UE-RIS信道协方差矩阵，性能逼近完美CSI容量。
2023-12-16 cs.LG eess.SP
Vision Aided Environment Semantics Extraction and Its Application in mmWave Beam Selection
提出从用户侧相机图像提取散射体空间分布作为环境语义，并以此训练深度神经网络选择MS与BS最优毫米波波束对，降低存储与计算开销且性能更优。
2023-04-22 eess.SP
Vehicle Cameras Guide mmWave Beams: Approach and Real-World V2V Demonstration
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
针对车对车（V2V）场景下毫米波波束对准难度大的问题，提出利用车载360°摄像头图像结合深度学习预测未来波束的方案，在真实多模态数据集上实现约85%的top-5预测准确率并降低波束训练开销。
2023-08-20 cs.CV cs.IT eess.SP
Multidimensional Orthogonal Matching Pursuit-based RIS-aided Joint Localization and Channel Estimation at mmWave
RIS辅助的毫米波无线系统受益于对阻塞的鲁棒性和增强的覆盖。在本文中，我们研究了RIS的能力，也提供了增强的本地化能力作为通信的副产品。我们考虑稀疏重建算法，以获得高分辨率的信道估计，映射到位置信息。在RIS辅助的毫米波系统中，稀疏恢复的复杂性成为瓶颈，给定RIS的大量元件和大型通信阵列。我们提出了一种多维正交匹配追踪策略，用于在RI辅助的毫米波系统中进行压缩信道估计。我们展示了如何这种算法，基于一组独立的字典，而不是一个单一的大字典上计算的投影，使高精度信道估计在降低复杂性。我们还结合这种策略的定位方法，它不依赖于绝对到达时间的LoS path.Localization结果在一个现实的3D室内场景显示，RIS辅助的无线系统也可以受益于显着提高定位精度。
2022-03-24 eess.SP
Environment-Aware and Training-Free Beam Alignment for mmWave Massive MIMO via Channel Knowledge Map
毫米波（mmWave）大规模多输入多输出（MIMO）通信系统被期望实现巨大的传输速率，前提是发射和接收波束与MIMO信道正确对准。然而，现有的波束对准技术依赖于信道估计或波束扫描，这导致过高的训练开销，特别是对于未来的无线系统，具有进一步增加的天线尺寸和更严格的要求，对成本有效的硬件架构。在本文中，我们提出了一种新的波束对准技术，这是环境感知和培训免费，通过利用新兴的概念，信道知识地图（CKM），连同用户的位置信息，是现成的在当代无线系统。CKM是一个站点特定的数据库，标记有发射机/接收机位置，它包含有用的信道信息，以促进或甚至实时获取信道状态信息（CSI）。提出了用于毫米波大规模多输入多输出系统中的波束对准的CKM的两个实例，即信道路径图（CPM）和波束索引图（BIM）。结果表明，与现有的基于训练的波束对准方案相比，所提出的CKM使能的环境感知波束对准能够大幅提高有效通信速率，即使有适度的用户定位误差，由于其显着节省了禁止的训练开销。
2021-02-19 eess.SP
The New Purity and Capacity Models for the OAM-mmWave Communication Systems under Atmospheric Turbulence
轨道角动量（OAM）无线通信技术是近年来研究的热点。但是在分析基于OAM的毫米波（OAM-mmWave）通信系统的容量时，很少考虑大气湍流的影响。在大气环境中传播的OAM毫米波通常会受到大气湍流的干扰，导致OAM信道间的串扰、容量下降等。考虑大气湍流的影响，提出了一种新的OAM毫米波通信系统的纯度模型和容量模型。仿真结果表明，大气湍流对OAM-mmWave的传输有明显的干扰作用，随着传输频率的增加，OAM-mmWave通信系统的容量逐渐减小。
2019-09-10 cs.IT cs.NI eess.SP
Channel Rank Improvement in Urban Drone Corridors Using Passive Intelligent Reflectors
多输入多输出（MIMO）技术可以帮助在与无人机通信时缩放可实现的空对地（A2 G）信道容量。然而，与无人机的空间复用由于无障碍视线（LoS）而遭受秩不足信道，特别是在使用窄波束的毫米波（mmWave）频率中。一种可能的解决方案是利用低成本和低复杂度的基于超材料的智能反射表面（IRS）来丰富多路径环境，同时考虑到无人机仅限于在明确定义的无人机走廊内飞行。这种解决方案的一个障碍是最佳地放置IRS。在这项研究中，我们提出了一种方法，IRS放置的目标，以提高空间复用增益，从而最大限度地提高平均信道容量在一个预定义的无人机走廊。我们在6 GHz，28 GHz和60 GHz的结果表明，与没有IRS的环境相比，所提出的方法提高了给定无人机走廊所有频段的平均速率，并且IRS辅助信道在sub-6和mmWave波段彼此接近。
2021-08-04 eess.SP
Characterization of Using Hybrid Beamforming in mmWave Virtual Reality
针对无线VR在WLAN中的资源管理，提出基于混合波束成形的多属性效用函数，考虑处理、传输和队列延迟，在IEEE 802.11ay室内环境下与ns3相比达到95.4%准确率，并揭示最小信道增益对效用和延迟的影响。
2025-05-16 cs.NI eess.SP
Indoor and Outdoor Physical Channel Modeling and Efficient Positioning for Reconfigurable Intelligent Surfaces in mmWave Bands
可重构智能表面（RIS）辅助通信通过向电信运营商提供系统设计中的新自由度而作为第六代（6G）无线网络的潜在使能器之一出现。特别地，RIS授权的毫米波（mmWave）通信系统可以是提供宽带和无处不在的连接的补救措施。本文旨在通过为毫米波频率提供物理，准确，开源和广泛适用的RIS信道模型来填补公开文献中的一个重要空白。我们的模型不仅适用于各种室内和室外环境，而且通过考虑5G无线电信道条件，还包括存在RIS时无线传播的物理特性。各种部署方案提出的RIS和有用的见解提供了系统设计师从潜在的RIS用例和他们的有效定位的角度。揭示了RIS的使用对通信系统性能有很大影响或可能没有很大影响的场景。本文还介绍了开源的、功能全面的SimRIS信道模拟器。
2021-09-18 cs.IT eess.SP math.IT
A BFF-Based Attention Mechanism for Trajectory Estimation in mmWave MIMO Communications
本文提出一种基于注意力机制的 transformer 网络，利用 mmWave MIMO 室外系统中的 BFF 序列估计无线设备轨迹，并在 28 GHz 光线追踪数据上验证其性能与泛化能力。
2024-01-23 eess.SP
